7.IPM vs SPM 모터 구조 및 제어 방식 비교

1. SPM과 IPM의 구조 차이

✅ SPM (Surface Permanent Magnet)

• 자석이 회전자(Rotor)의 **표면(Surface)**에 부착되어 있음
• 공극 자속 분포가 균일하여 단순하고 예측 가능
• 자속 경로가 짧고 자속 밀도가 낮음 → 토크도 제한적

✅ IPM (Interior Permanent Magnet)

• 자석이 회전자 **내부(Interior)**에 매립되어 있음
• 회전자 형태에 따라 자기저항(Reluctance) 차이가 발생
• 자속+자기저항 토크를 동시에 생성할 수 있음
• 고속 회전 시 자속 약화(Field Weakening) 제어에 유리

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🧠 2. 토크 발생 원리 비교 (핵심 차이)

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✅ IPM: 자속 토크 + 자기저항 토크 동시 발생

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⚙️ 3. 제어 전략 요약

항목SPMIPM

자석 위치	표면	내부
주요 토크	자속 토크	자속 + 자기저항 토크
i<sub>d</sub>	항상 0	최적 값 사용 (보통 음수)
제어 복잡도	단순	복잡 (최적화 필요)
고속 대응	어려움	자속 약화로 유리
응용 분야	팬, 펌프, EV 저속	EV 고속, 산업 고정밀

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📊 벡터 다이어그램으로 보는 차이

SPM 제어 (i_d = 0)

• i_q만 존재 → 단일 토크 제어
• 전류 벡터는 q축 방향

IPM 제어 (i_d < 0, i_q > 0)

• i_d, i_q 조합 → 최적 토크 + 효율
• 전류 벡터는 q축보다 앞쪽 (자속 약화 시 더 기울어짐)

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🧮 최적 i_d 계산 (IPM용)

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💬 마무리 요약

포인트SPMIPM

구조	단순	복잡 (매립형)
토크 구성	자속 토크만	자속 + 자기저항 토크
제어 난이도	중	높음
고속 대응력	약함	강함 (자속 약화)
제어 전략	i<sub>d</sub> = 0	i<sub>d</sub> < 0 (최적 제어 필요)

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다음 편에서는 FOC 기반에서 IPM과 SPM을 어떻게 다르게 적용하는지, 실전 제어 코드와 함께 더 자세히 살펴볼게요!